CN1157487C - 用于烧结过程中的在线脱硫方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于烧结过程中的在线脱硫方法，其主要是在烧结生产配料过程中，添加尿素、氨水、或其他可分解出氨气或氢氧化铵等的含氨化合物，并借助焦碳燃烧所提供的热源分解所添加的含氨化合物，直接在烧结床内形成氨气，并与硫氧化物反应，使硫氧化物转化为硫酸铵盐，此硫酸铵盐随废气经静电集尘器捕集处理后，再以集尘灰水洗系统将硫的成分从烧结过程中分离出来。
Description
本发明属于生铁的加工处理技术领域，涉及一种在线脱硫方法，特别是一种用于铁矿烧结过程中的在线脱硫方法。
在铁矿烧结过程中应用最普遍的脱硫技术是将石灰石转化为石膏的脱硫工艺技术(Limestone-Gypsum Desulfurisation Process；PeterDawson，(1990).“Iron Ore Sintering Technology”.Technical Reference ofRobe River Iron Ore Corporation，Australia)，此工艺技术与一般发电厂、焚化场的脱硫技术相似，主要是将废气导入由石灰石(碳酸钙)铺设成的方形反应层中，使碳酸钙转化成石膏(硫酸钙)，借此脱除硫氧化物。此工艺技术已在Kawasaki Steel的Mizushima Works及Thyssen Steel的Stahl Works中得到应用。
Nippon Steel的Wakawatsu Works(Chin-Lu mo，(1998).“A Study ofIn-plant De-NOx and De-SOx in the Iron Ore Sintering Process”.PhDThesis.Chap1-2-6，pp22-24.)是将碱性氧气炉渣与水调配成泥浆状，并将烧结废气导入，借碱性氧气炉渣中的氧化钙与硫氧化物反应，形成石膏而将硫氧化物脱除。
Nippon Kotan的Keihin Works(M.Hattorl，(1992). “EnvironmentalProtection Control in Simer Plam for Steelworks”.Ironmaking ConferenceProceedings，AIME，pp101-106.)是将烧结废气与炼焦厂废气反应，借炼焦废气中的氨气与烧结废气中的硫氧化物反应，形成硫酸铵盐，最后再经洗涤塔将硫酸铵盐洗除。Nippon Steel的Yawata Works(Susumu Kubo，(1992).“The Introduction of Mg(OH)2 Type Desulfurizer in the Wastc GasLine and Operation Results”.Ironmaking Conference Proceedings，AIME，pp107-110.)是将氢氧化镁水溶液喷洒于烧结废气中，使硫氧化物转变成硫酸镁，然后再经洗涤塔将其从烧结生产过程中分离出来。
综观上述传统烧结工厂的脱硫过程，皆采用的是废气处理法，其不仅需要投入巨额资金和庞大的设备空间，且其使用的脱硫技术主要是将硫氧化物转换为硫酸盐类，而将硫氧化物自烧结废气中分离出来，所产生的硫酸盐往往会造成处理上的困难。
分析烧结原料中硫的来源，其中约有50-55％的硫是来自燃料的焦碳屑，另有45-50％来自铁矿及其他助熔剂(石灰石、蛇纹石、白云石)。此外，烧结原料中的硫大多以黄铁矿或有机硫的形式存在。
分析烧结厂各风箱中硫氧化物的排放情况可见，硫氧化物的排放集中于烧结机尾端，即烧透点附近。由此可知当烧结过程是由上方点火，下方抽气时，烧结床上方的硫会被烧结床下的原料所吸收，当燃烧带到达烧结床底部时，高温使硫氧化成硫氧化物，再由废气中排出。
本发明的目的是提供一种用于烧结过程中的在线脱硫方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于铁矿烧结过程中的在线脱硫方法。
为此，本发明提供了一种新颖的烧结过程在线脱硫方法，其是借烧结床内提供的氨气成分，使硫氧化物与氨气及水分反应形成硫酸铵盐，其反应式如下所示：
此硫酸铵盐随废气排出，可由静电集尘器将此化合物捕集，而静电集尘灰经水洗处理后，即可将硫的成分自烧结过程中分离出来。
本发明所提供的一种用于烧结过程中的在线脱硫方法，其是在烧结原料中添加氨化合物，使其可在烧结过程中分解出氨气并与烧结过程中所释放出的硫氧化物反应产生硫酸铵盐，然后用静电集尘器捕集硫酸铵盐，再用集尘灰水洗系统将硫的成分从烧结过程中分离出来。如上所述的含氨化合物选自尿素、氨水、或其他可分解出氨气或氢氧化铵的化合物，其可由烧结原料料仓、拌料滚筒或泥浆回收系统直接添加。此外，含氨化合物的氨摩尔添加量与烧结原料中硫含量的比值约为0.5-1.0，且较佳的比值为0.8。
本发明提供的一种用于铁矿烧结过程中的在线脱硫方法，其是在铁矿烧结原料中添加含氨化合物，使其可在烧结过程中分解出氨气并与烧结过程中所释放出的硫氧化物反应产生硫酸铵盐，然后以静电集尘器捕集硫酸铵盐，再以集尘灰水洗系统将硫的成分从烧结生产过程中分离出来。如上所述的含氨化合物选自尿素、氨水、或其他可分解出氨气或氢氧化铵的化合物，其可由铁矿烧结原料料仓、拌料滚筒或泥浆回收系统添加；此外，含氨化合物的添加量与烧结原料中硫含量的比值为0.5-1.0，且较佳的比值为0.8。
综上所述，本发明是在烧结原料的拌料过程中，直接加入可分解出氨气的化合物例如尿素或氨水等，使硫氧化物与尿素或氨水分解所释放出的氨气以及水分反应形成硫酸铵盐，其中含氨化物的添加量则以实际硫氧化物排放浓度为计算依据。
以下结合实施例对本发明的优点和特征进行详细地叙述。
实施例：
本发明的特点是在烧结原料的拌料过程中，直接加入尿素，而尿素的添加量则以实际硫氧化物排放量为计算依据，例如一个每天使用原料约8560吨的烧结厂，其每天所生产的烧结矿约为5700吨，其废气排气量约为6900NM3/分，烧结厂内详细的硫输入量、输出量以及尿素的添加量如下所示：
(1)硫输入总量
| 原料 | 用量(吨/天) | 硫含量(％) | 硫输入量(吨/天) |
| 铁矿 | 4519 | 0.019 | 0.7902 |
| 石灰石 | 818 | 0.010 | 0.0818 |
| 蛇纹石 | 231 | - | - |
| 高炉回料 | 817 | 0.010 | 0.0817 |
| 厂内回料 | 2017 | 0.010 | 0.2017 |
| 焦碳屑 | 272 | 0.500 | 1.3600 |
| 硫输入总量：2.5154吨/天 | |||
(2)硫输出总量
检测烧结矿中的硫含量约为0.009％，因此由烟道排放的硫输出量为2.0024吨/天(2.5154-(5700×0.009％)＝2.0024吨/天)。将硫输出量换算为摩尔数，则每天输出的硫摩尔数为62575摩尔(2.0024×106÷32＝62575摩尔/天)，亦即每分钟由烟道逸出的硫的输出量为43.45摩尔/分(62575÷24÷60＝43.45摩尔/分)。
(3)尿素添加量
为计算脱硫反应所需要添加的尿素量，将此脱硫反应的反应式列出于下：
由如上所示的反应式可见，1摩尔的尿素可与1摩尔的硫反应，并在氧以及水的存在下，形成硫酸铵盐。因此，尿素的理论添加量为43.45摩尔/分，但考虑到残氨问题，则添加量为理论值的80％，亦即34.76摩尔/分(2086g/分钟)。
(4)排放出的二氧化硫的浓度预估
公知的烧结厂，在未添加尿素时，测得的硫氧化物实际排放浓度约为130ppm；然而，在根据本发明于烧结过程中添加尿素后，估计其硫氧化物的排放浓度约为28.2ppm([43.45×(1-0.8)×22.4]÷1000÷6900×106＝28.2ppm)。
(5)实际实验排放的二氧化硫浓度
从烧结厂添加尿素的实验中可见，二氧化硫排放浓度由139.3ppm(未添加尿素)降到32ppm(添加尿素)，与预估计值颇为接近。
(6)尿素与硫氧化物反应后的产物
为证实硫氧化物与尿素反应后的产物为上述反应式所述的硫酸铵，又进行了另一实验，即将浓度195ppm的二氧化硫通入加热的尿素中，结果显示二氧化硫浓度在120℃时急剧下降，表示尿素在此温度下分解产生了氨气，并且该氨气与二氧化硫发生了反应。收集反应后的产物，再由X-射线衍射分析，证实此反应产物为硫酸铵盐。
综上所述，根据本发明所提供的用于烧结过程中的脱硫方法，是在烧结原料中添加含氨化合物，使其可在烧结过程中分解出氨气，并与烧结过程中所释出的硫氧化物反应，产生硫酸铵盐，抑制了硫氧化物的产生，从而直接在线脱硫，不需作废气处理，因此不存在设备的增加或修改的问题，所产生的硫酸铵盐产物可直接由集尘系统捕集，再由集尘灰水洗系统将硫由烧结过程中分离出来，不存在二次污染，且可大幅度降低传统脱硫设备建设和维修的费用，节省了设备所占据的空间。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非用以限制本发明，凡不背离本发明的精神所作的各种等效变化，均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于烧结过程中的在线脱硫方法，其特征在于：在烧结原料中添加含氨化合物，使其可在烧结过程中分离出氨气并与烧结过程中所释放出的硫氧化物进行反应产生硫酸铵盐，然后以静电集尘器捕集硫酸铵盐，再以集尘灰水洗系统将硫的成分从烧结的过程中分离出来。
2.根据权利要求1所述的脱硫方法，其特征在于：该含氨化合物选自尿素、氨水、或其他可分解出氨气或氢氧化铵的化合物。
3.根据权利要求2所述的脱硫方法，其特征在于：该含氨化合物可由烧结原料料仓、拦料滚筒或泥浆系统添加。
4.根据权利要求2所述的脱硫方法，其特征在于：该含氨化合物的氨摩尔添加量与烧结原料中硫含量的比值为0.5-1.0。
5.根据权利要求4所述的脱硫方法，其特征在于：该含氨化合物的摩尔添加量与烧结原料中硫含量的比值为0.8。
6.一种用于铁矿烧结过程中的在线脱硫方法，其特征在于：是在铁矿烧结原料中添加含氨化合物，使其可在烧结过程中分解出氨气并与烧结过程中所释放出的硫氧化物进行反应产生硫酸铵盐，然后以静电集尘器捕集硫酸铵盐，再以集尘灰水洗系统将硫的成分从烧结过程中分离出来。
7.如权利要求6所述的脱硫方法，其特征在于：该含氨化合物选自尿素、氨水、或其他可分解出氨气或氢氧化铵的化合物。
8.根据权利要求7所述的脱硫方法，其特征在于：该含氨化合物可由铁矿烧结原料料仓、拌料滚筒或泥浆回收系统添加。
9.根据权利要求7所述的脱硫方法，其特征在于：该含氨化合物的氨摩尔添加量与烧结原料中硫含量的比值为0.5-1.0。
10.根据权利要求9所述的脱硫方法，其特征在于：该含氨化合物的氨摩尔添加量与烧结原料中硫含量的比值为0.8。
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